Клапан EGR: что это такое и как работает

Обзоры Тестовый редактор 23.05.24

При работе двигателя внутреннего сгорания образуются газы, содержащие вредные примеси. Например, оксид азота, который недостаточно эффективно дожигается в каталитическом нейтрализаторе. Снизить содержание оксида азота позволяет рециркуляция части отработавших газов, которые подаются в цилиндры через клапан EGR.

Самые свежие новости в нашем Телеграме!

Подпишитесь, чтобы всегда быть в курсе событий

Общие сведения

Система рециркуляции с клапаном EGR (сокращение от Exhaust Gas Recirculation) впервые появилась в 70-х гг прошлого века в США. Единственной целью внедрения системы было снижение содержания оксидов азота. Изначально регулировка клапана была пневмомеханической, затем стала использоваться электроника. Система EGR ставится только на атмосферные бензиновые или дизельные двигатели.

Механизм образования оксидов азота не зависит от типа двигателя. В бензиновых моторах смесь обедняется при малых нагрузках с целью экономии топлива, а в дизелях всегда в цилиндры поступает избыточный объем воздуха. Излишек кислорода под воздействием высокой температуры от сгорания топлива вступает в реакцию с атмосферным азотом и образует оксиды азота.

Как определить износ шин

На современных бензиновых моторах с наддувом рециркуляция с клапаном EGR вытеснена системой изменения фаз газораспределения и установкой интеркулера, охлаждающего воздух перед подачей в цилиндры. Отказ от клапана повышает надежность работы системы рециркуляции и упрощает конструкцию и обслуживание двигателя.

Конструкция и принцип работы

Интенсивность образования оксидов азота напрямую зависит от температуры в камере сгорания. Подача небольшой дозы отработавших газов позволяет снизить концентрацию кислорода в рабочей смеси. Использование системы рециркуляции позволяет снизить концентрацию оксидов азота практически в 2 раза, а также уменьшить на 2-3% расход топлива. При использовании EGR несколько уменьшается риск детонационного сгорания. Для обеспечения стабильности работы в режиме холостого хода рециркуляция отключается.

Отработавшие газы забираются из выпускного коллектора или от штуцера, расположенного на корпусе турбокомпрессора. Затем поток подается к клапану EGR, меняющему подачу газов в зависимости от режима работы двигателя. Поток подается во впускной коллектор – на ряде моторов в ГБЦ имеется отдельный канал, позволяющий дополнительно охладить отработавшие газы, что положительно сказывается на концентрации оксидов азота в выхлопе.

Конструкция системы рециркуляции зависит от двигателя. Например, 2-литровые дизели TDI от VAG оснащаются масляным радиатором с интегрированным теплообменником для охлаждения газов перед подачей на впуск. Установка охладителя позволяет сократить длину патрубков, снижение температуры газов необходимо для нормальной работы системы рециркуляции. Охлажденные газы имеют больший удельный вес, что позволяет подавать их в большем объеме в камеру сгорания.

Клапан EGR оснащен подвижной частью с игольчатым или тарельчатым клапаном, меняющим проходное сечение и интенсивность потока. Управление клапаном на ранних системах вакуумное или пневматическое при помощи диафрагмы и датчика давления, реагирующего на интенсивность потока отработавших газов в линии рециркуляции. Впоследствии в системе стали использовать электровакуумный клапан, управляемый контроллером двигателя в соответствии с заложенной программой и с учетом показаний от разных датчиков. Клапан в этом случае перемещается электромагнитной катушкой либо шаговым электродвигателем.

Работа системы рециркуляции и клапана EGR управляется с учетом данных от датчиков:

концентрации кислорода для бензиновых двигателей;
массового расхода воздуха;
абсолютного давления.

Место установки клапана EGR зависит от конструкции и производителя двигателя. Например, на дизеле давление воздуха во впускном коллекторе может превышать давление потока отработавших газов. В системе рециркуляции устанавливаются вихревые заслонки, позволяющие отбирать часть потока газов.

Особенности клапанов

Наибольшую точность управления потоком обеспечивает клапан EGR с шаговым двигателем. Обратной стороной является риск подклинивания штока в одном или нескольких положениях, при этом электроника может не фиксировать ошибок. Проверка клапана EGR с шаговым мотором достаточно проста – достаточно убедить в наличии питания на выводах электродвигателя в момент пуска силового агрегата, а также определить сопротивление обмотки шагового мотора, зависящее от производителя автомобиля.

Клапаны EGR с электромагнитным управлением или приводом штока от стандартного электромотора обеспечивают получение обратной связи. Точность регулировки несколько ниже, со временем возможно появление проблем из-за износа редуктора в клапанах с электрическим мотором. Пневматические или вакуумные регуляторы системы рециркуляции в настоящее время не используются, клапаны такой конструкции можно встретить только на машинах выпуска до 1980-85 гг.

Проблемы

Основной проблемой клапана EGR является загрязнение нагаром, интенсивность образования отложений зависит от состояния и типа двигателя. Например, в выхлопе дизеля всегда имеется сажа. Если автомобиль эксплуатируется в режиме коротких поездок без полного прогрева мотора, то скорость загрязнения клапана EGR увеличивается в разы. Свою лепту вносит и моторное масло, которое может попадать в выхлопные газы из-за износа поршневой группы или маслосъемных колпачков.

Нагар оседает на рабочей части клапана EGR, а также на штоке, что приводит к увеличению усилия для перемещения. Клапан может сначала двигаться с трудом, а затем заклинить в каком-либо положении. Реакция двигателя на неисправный клапан рециркуляции зависит от проходного сечения канала. Чаще всего мотор начинает нестабильно работать в режиме холостого хода или самопроизвольно останавливаться – доза отработавших газов слишком велика для нормального сгорания смеси.

Избыточная подача отработавших газов способна вызывать перебои в работе двигателя в момент разгона, нельзя исключать появление проблем при пуске мотора вне зависимости от температуры охлаждающей жидкости. На дизелях с наддувом постоянно открытый клапан EGR снижает производительность работы турбонагнетателя. При наличии системы обратной связи электроника фиксирует заедание клапана, записывает ошибку и переводит двигатель в аварийный режим.

Отработавшие газы имеют высокую температуру, встречается проблема прогара клапана EGR. В этом случае проходное сечение открыто полностью в любом режиме работы. Причиной прогара клапана может быть неисправная система перепуска газов в турбине, слишком высокое сопротивление потоку отработавших газов. Прогар клапана EGR возможен и при форсировании двигателя путем увеличения давления наддува.

На характер поломок клапана влияет конструкция. Например, пневматические или вакуумные клапаны EGR весьма подвержены оседанию нагара. Клапаны с электрическим управлением часто выходят из строя из-за заклинивания подвижных деталей – зазор быстро забивается сажей.

Обслуживание

Клапан EGR и другие компоненты системы рециркуляции требуют замены по мере износа. Срок службы компонентов зависит от множества факторов и варьируется в пределах от 50 до 150 тыс. км. Очистка клапана от отложений позволяет продлить срок эксплуатации, работы лучше проводить в условиях сервиса. Чаще всего владельцы обращают внимание на клапан EGR уже после его поломки.

В теории, можно отключить систему рециркуляции. В этом случае увеличится концентрация оксидов азота в газах, а также появляется риск образования трещин в ГБЦ или поршнях из-за повышенных термических нагрузок. Двигатель, созданный с учетом использования рециркуляции отработавших газов, в случае ее глушения будет работать некорректно. На моторах с электронным управлением систему рециркуляции требуется отключать физически.

Заключение

Система рециркуляции газов с клапаном EGR позволяет сократить количество выбросов оксидов азота за счет уменьшения температуры в камере сгорания. Долговечность клапана зависит от множества факторов, в случае поломки рекомендуется ремонтировать систему, а не отключать. Отказ от использования рециркуляции приводит к увеличению термических нагрузок и риску появления трещин в головке или поршнях.